探秘ESnet：比谷歌光纖快100倍的“影子互聯(lián)網(wǎng)”

　　ICCSZ訊  當谷歌首席財務(wù)官帕特里克·皮切特(Patrick Pichette)宣稱(chēng)這家科技巨頭將給美國家庭用戶(hù)帶來(lái)數據傳輸速度高達10GB/秒的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)時(shí)，這一豪言壯語(yǔ)聽(tīng)起來(lái)就像是科幻小說(shuō)一樣不現實(shí)。因為與今天的家庭寬帶服務(wù)相比，谷歌構想中的這種高速網(wǎng)絡(luò )要快1000倍左右。但對于美國國家航空航天局(NASA)來(lái)說(shuō)，這種速度卻顯得太慢了。該網(wǎng)絡(luò )能在美國國內以91GB/秒的速度傳輸數據，在已知同類(lèi)網(wǎng)絡(luò )中是最快的。

　　當谷歌首席財務(wù)官帕特里克·皮切特(Patrick Pichette)宣稱(chēng)這家科技巨頭將給美國家庭用戶(hù)帶來(lái)數據傳輸速度高達10GB/秒的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)時(shí)，這一豪言壯語(yǔ)聽(tīng)起來(lái)就像是科幻小說(shuō)一樣不現實(shí)，因為與今天的家庭寬帶服務(wù)相比，谷歌構想中的這種高速網(wǎng)絡(luò )要快1000倍左右。但對于美國國家航空航天局(NASA)來(lái)說(shuō)，這種速度卻顯得太慢了。

　　對美國家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō)，數據傳輸是通過(guò)公共互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行的;而與此相比，美國國家航空航天局所使用的則是一個(gè)被稱(chēng)作“ESnet”的影子網(wǎng)絡(luò )，這是“Energy Science Network”(能源科學(xué)網(wǎng)絡(luò ))的縮略詞，該網(wǎng)絡(luò )由一整套私人管道構成，能在全美范圍內以91GB/秒的速度進(jìn)行數據傳輸，在已知同類(lèi)網(wǎng)絡(luò )中是最快的。

　　美國國家航空航天局不會(huì )將這種速度的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)帶給普通家庭用戶(hù)，但該局正在利用這種超快的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)探索下一波的計算應用。ESnet就是這樣的一個(gè)“試驗臺”，供科學(xué)家探索新的想法，隨后再將其推廣至商用互聯(lián)網(wǎng)。對于研究人員來(lái)說(shuō)，這是個(gè)很重要的工具，能讓他們通過(guò)這個(gè)平臺來(lái)處理由大型強子對撞機(Large Hadron Collider)和人類(lèi)基因組計劃(Human Genome Project)等項目所生成的海量數據。

　　借由美國能源部運作下的ESnet，研究人員無(wú)需通過(guò)郵件的方式來(lái)回傳遞硬盤(pán)，只需通過(guò)這個(gè)超快的網(wǎng)絡(luò )來(lái)交換數據即可。簡(jiǎn)而言之，ESnet就是一個(gè)“窗口”;從這個(gè)窗口望出去，人們所能看到的是計算世界將在未來(lái)最終演變成的樣子。“我們對這個(gè)世界的構想是，科學(xué)發(fā)現不應受到地理的制約。”ESnet負責人格雷戈里·貝爾(Gregory Bell)說(shuō)道。

　　另一個(gè)網(wǎng)絡(luò )

　　第一個(gè)覆蓋全美的計算機研究網(wǎng)絡(luò )是美國國防部的ARPAnet，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )后來(lái)演變成了現代的互聯(lián)網(wǎng)。但是，ARPAnet并非同類(lèi)網(wǎng)絡(luò )中的最后一個(gè)。在1976年，美國能源部贊助開(kāi)發(fā)了Magnetic Fusion Energy NETwork(磁聚變能網(wǎng)絡(luò ))，將今天的國家能源研究中心(NERSC)與其他研究實(shí)驗室連為一體。

　　隨后，美國能源部又在1980年創(chuàng )建了另一個(gè)名為“High Energy Physics”(高能物理)的網(wǎng)絡(luò )，以便全美實(shí)驗室中的粒子物理研究人員進(jìn)行通聯(lián)。而隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )重要性的日益提高，美國能源部高官認識到維護多個(gè)網(wǎng)絡(luò )并無(wú)意義，因此就將這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )合為一體 ，從而構成了今天的ESnet。

　　這個(gè)網(wǎng)絡(luò )經(jīng)歷了與時(shí)俱進(jìn)的演變，早期該網(wǎng)絡(luò )基于地線(xiàn)和衛星連接運行，而時(shí)至今日使用的則是遍布美國能源部下屬17個(gè)國家實(shí)驗室及其他很多實(shí)驗室(如大學(xué)研究實(shí)驗室等)的光纖。ESnet和Internet2——這是在互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化以后，于1995年為研究人員建立起來(lái)的非盈利國際網(wǎng)絡(luò )——一直都在租用“暗光纖”(暗光纖)，也就是商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商在二十世紀九十年代末互聯(lián)網(wǎng)泡沫時(shí)期所建立起來(lái)的過(guò)剩網(wǎng)絡(luò )容量。

　　互聯(lián)網(wǎng)快速路

　　去年11月份，美國國家航空航天局下屬“高端計算機網(wǎng)絡(luò )”(High End Computer Networking)團隊利用ESnet網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了91GB/秒的數據傳輸速度，這次傳輸是在丹佛和位于馬里蘭州格林貝爾(Greenbelt)的美國宇航局戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center in Greenbelt)之間進(jìn)行的，是在“真實(shí)世界”環(huán)境中進(jìn)行的最快的一次端對端數據傳輸。

　　在很久以前，ESnet就已經(jīng)有能力進(jìn)行10GB/秒的數據傳輸，至少從理論上來(lái)說(shuō)是可以。自2010年以來(lái)，網(wǎng)絡(luò )設備公司就一直都在提供100GB交換機。但在實(shí)際使用中，遠距離傳輸的速度則要慢得多，這是因為數據在互聯(lián)網(wǎng)中的傳輸并不是直線(xiàn)進(jìn)行的。

　　打個(gè)比方，數據傳輸更像是州際公路系統，而較少地類(lèi)似于超級高速公路。如果有人想要通過(guò)州際公路系統從舊金山駕車(chē)到紐約，那么就必須沿途穿過(guò)多個(gè)城市;類(lèi)似的，如果要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)——或ESnet——從舊金山向紐約傳送一個(gè)文件，那么這些數據就將流經(jīng)多個(gè)城市中的硬件系統。

　　ESnet所連接的網(wǎng)站地圖(騰訊科技配圖)

　　在2012年，美國國家航空航天局曾通過(guò)ESnet網(wǎng)絡(luò )在戈達德太空飛行中心到猶他大學(xué)之間進(jìn)行過(guò)一次98GB/秒的數據傳輸。今年早些時(shí)候，阿爾卡特朗訊和英國電信更是以1.4TB/秒的數據傳輸速度刷新了這一紀錄，當時(shí)的傳輸是在倫敦和伊普斯維奇學(xué)校(Ipswich)之間進(jìn)行的。不過(guò)，在這兩次數據傳輸中，兩地之間都擁有直連通道，而這在現實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò )連接中幾乎是看不到的。

　　無(wú)論是在互聯(lián)網(wǎng)還是在ESnet網(wǎng)絡(luò )上，數據傳輸沿途的每一站都有可能會(huì )遭遇瓶頸，而每一個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備都必須做好處理100GB傳輸速度的準備。去年11月份，“高端計算機網(wǎng)絡(luò )”團隊最終做到了這一點(diǎn)。

　　“這次數據傳輸與使用商業(yè)化的現成技術(shù)以及在一個(gè)大型數據網(wǎng)絡(luò )中保持數據傳輸的能力有關(guān)。”博科公司的銷(xiāo)售負責人托尼·(Brocade)說(shuō)道，這家公司制造了破紀錄測試中所使用的網(wǎng)絡(luò )設備。

　　未來(lái)實(shí)驗

　　與此同時(shí)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )正在以其他一些方式來(lái)推進(jìn)最先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展。研究人員使用ESnet來(lái)探索名為“Oscars”(奧斯卡)的虛擬網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路，這種線(xiàn)路可被用來(lái)創(chuàng )造出復雜的網(wǎng)絡(luò )，卻無(wú)需在硬件方面作出復雜的改變。同時(shí)，研究人員還在致力于構建“DMZ”的網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )能在沒(méi)有傳統防火墻的情況下執行安全操作，從而實(shí)現極其迅速的數據傳輸速度。

　　這些解決方案是專(zhuān)門(mén)為數量很少但規模龐大的數據傳輸活動(dòng)而設計的，相比之下商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是用于數量龐大但規模較小的傳輸。盡管如此，商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司也仍舊可從ESnet身上學(xué)到很多東西。電信公司XO Communications已經(jīng)擁有了一個(gè)100GB的骨干網(wǎng)，預計未來(lái)將有更多公司追隨XO的腳步。

　　雖然近期內家庭用戶(hù)不可能擁有10GB/秒的數據傳輸速度，但互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)容量的提高則將意味著(zhù)，盡管將有越來(lái)越多的用戶(hù)會(huì )流播放高清視頻和下載大文件，網(wǎng)絡(luò )擁塞的現象卻會(huì )變得越來(lái)越少。

　　這并非ESnet的止步之所。貝爾表示，美國能源部已經(jīng)在開(kāi)發(fā)400GB網(wǎng)絡(luò )，其長(cháng)期目標是構建1TB/秒的高速網(wǎng)絡(luò )，也就是說(shuō)，其數據傳輸速度相當于今天的家庭網(wǎng)絡(luò )的10萬(wàn)倍左右。跟谷歌的豪語(yǔ)相比，或許這才該算是真正的科幻小說(shuō)吧。